发明创造名称：片上精准振荡器及其温度系数与频率的校准方法
外观设计名称：
决定号：182550
决定日：2019-06-26
委内编号：1F257257
优先权日：
申请（专利）号：201510508195.5
申请日：2015-08-18
复审请求人：珠海市一微半导体有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：曹志明
合议组组长：张焰
参审员：谢绍俊
国际分类号：H03K3/011
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术存在区别技术特征，但该区别技术特征的一部分被另一篇对比文件公开且其所起的作用与其在该权利要求中所起的作用相同，另一部分属于本领域常用技术手段，则该技术方案相对于以上对比文件和本领域常用技术手段的结合不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510508195.5、名称为“片上精准振荡器及其温度系数与频率的校准方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为珠海市一微半导体有限公司（下称复审请求人）。本申请的申请日为2015年08月18日，公开日为2015年11月18日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年06月12日发出驳回决定，指出权利要求1-5相对于对比文件1（US5699024A，公开日为1997年12月16日）、对比文件2（CN1535499A，公开日为2004年10月06日）和本领域常用技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请日提交的权利要求第1-5项、说明书第1-54段、说明书附图、说明书摘要、摘要附图。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种片上精准振荡器，其特征在于，包括：基准电压源、运算放大器(OPAMP)、P型场效应管M1、固定电阻R1、可调电阻R2、存储器103、电流型数模转换器(IDAC)、第一比较器(COMP1)、第二比较器(COMP2)、RS锁存器、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一电容C1以及第二电容C2；
运算放大器(OPAMP)的正输入端接基准电压源所产生的基准电压VREF，负输入端接固定电阻R1的一端以及场效应管M1的漏极，固定电阻R1的另一端接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端接地，运算放大器(OPAMP)的输出接P型场效应管M1的栅极以及电流型数模转换器(IDAC)，M1的源极接电源VDD，存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器(IDAC)的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器(IDAC)提供电流控制字M；
第一开关S1的一端接电流型数模转换器(IDAC)所产生的电流ICHP，另一端接电容C1的一端以及第二开关S2的一端，电容C1的另一端以及第二开关S2的另一端都接地；第三开关S3的一端接电流型数模转换器(IDAC)所产生的电流ICHP，另一端接电容C2的一端以及第四开关S4的一端，电容C2的另一端以及第四开关S4的另一端都接地；
第一比较器(COMP1)的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第一电容C1与第一开关S1、第二开关S2的公共端，输出端接RS锁存器的R端；第二比较器(COMP2)的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第二电容C2与第三开关S3、第四开关S4的公共端，输出端接RS锁存器的S端；RS锁存器的输出端Q接第二开关S2与第三开关S3的控制端，输出端QN接第一开关S1与第四开关S4的控制端。
2. 根据权利要求1所述的片上精准振荡器，其特征在于：所述固定电阻R1与可调电阻R2的温度系数相反。
3. 根据权利要求1所述的片上精准振荡器，其特征在于：所述存储器为EFUSE阵列。
4. 根据权利要求1所述的片上精准振荡器，其特征在于：所述存储器为PROM。
5. 一种基于权利要求1所述的片上精准振荡器的温度系数与频率校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先后测量低温与高温两种条件下，片上精准振荡器的频率；
(2)调节电阻控制字N，使得低温与高温两种条件下，振荡器的频率相等；
(3)将电阻控制字N固定在存储器中；
(4)调节电流控制字M，使得振荡器的频率达到目标频率；
(5)将电流控制字M固定在存储器中。”
复审请求人对上述驳回决定不服，于2018年07月26日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改专利申请文件。复审请求人认为：（1）独立权利要求1中温度系数和频率校准是分开进行的，在调节电阻控制字N实现温度系数校准之后，只需调整电流控制字M就可以把频率校准到目标频率，此时的振荡频率不受温度影响，因而其电路结构更加容易实现温度系数及频率的校准；而对比文件2中的CTAT和PTAT两个电流发生器都同时影响到电路温度系数和振荡频率两个参数，不能固定温度系数调频率也不能固定频率调温度系数，这种电路结构很难达到精准的效果。独立权利要求5是在权利要求1的电路结构基础上对校准方法的进一步限定，其限定的方法流程没有被现有技术公开。（2）权利要求1与对比文件1、对比文件2的电路结构明显不同，本申请的电路结构简单，元器件个数少，是经过精心研究设计而得出的，即使其实现的功能与现有电路结构接近，也不能否认其创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年09月27日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
本案合议组于2019年05月24日发出复审通知书，指出权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年06月10日提交了意见陈述书和权利要求书（共计4项权利要求）的全文替换页，其权利要求书的修改在于：将原权利要求2中的附加技术特征合并至原权利要求1中，形成修改后的权利要求1；适应性的修改其他权利要求的序号。
修改后的权利要求1如下：
“1. 一种片上精准振荡器，其特征在于，包括：基准电压源、运算放大器(OPAMP)、P型场效应管M1、固定电阻R1、可调电阻R2、存储器103、电流型数模转换器(IDAC)、第一比较器(COMP1)、第二比较器(COMP2)、RS锁存器、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一电容C1以及第二电容C2；
运算放大器(OPAMP)的正输入端接基准电压源所产生的基准电压VREF，负输入端接固定电阻R1的一端以及场效应管M1的漏极，固定电阻R1的另一端接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端接地，运算放大器(OPAMP)的输出接P型场效应管M1的栅极以及电流型数模转换器(IDAC)，M1的源极接电源VDD，存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器(IDAC)的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器(IDAC)提供电流控制字M；
第一开关S1的一端接电流型数模转换器(IDAC)所产生的电流ICHP，另一端接电容C1的一端以及第二开关S2的一端，电容C1的另一端以及第二开关S2的另一端都接地；第三开关S3的一端接电流型数模转换器(IDAC)所产生的电流ICHP，另一端接电容C2的一端以及第四开关S4的一端，电容C2的另一端以及第四开关S4的另一端都接地；
第一比较器(COMP1)的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第一电容C1与第一开关S1、第二开关S2的公共端，输出端接RS锁存器的R端；第二比较器(COMP2)的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第二电容C2与第三开关S3、第四开关S4的公共端，输出端接RS锁存器的S端；RS锁存器的输出端Q接第二开关S2与第三开关S3的控制端，输出端QN接第一开关S1与第四开关S4的控制端；
所述固定电阻R1与可调电阻R2的温度系数相反。”
复审请求人认为：（1）“固定电阻R1与可调电阻R2的温度系数相反”未被对比文件2公开，也不属于本领域惯用手段；（2）“存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器(IDAC)的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器(IDAC)提供电流控制字M”未被对比文件2公开，也不属于本领域惯用手段；（3）本申请实际解决的技术问题是如何修正工艺偏差和温度误差，使振荡频率误差控制在1%以内，本申请同时采用修正温度误差和修正工艺误差两种技术手段，才将振荡频率的误差控制在很小的范围内；（4）新的权利要求4保护的是一种基于权利要求1的片上精准振荡器的温度系数与频率校准方法，权利要求1具备创造性，因而权利要求4也具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时提交了权利要求书的全文替换页（包括权利要求第1-4项）。经审查，以上修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审决定所依据的文本为：2019年06月10日提交的权利要求第1-4项以及申请日提交的说明书第1-54段、说明书附图、说明书摘要、摘要附图。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术存在区别技术特征，但该区别技术特征的一部分被另一篇对比文件公开且其所起的作用与其在该权利要求中所起的作用相同，另一部分属于本领域常用技术手段，则该技术方案相对于以上对比文件和本领域常用技术手段的结合不具备创造性。
本复审决定中所引用的对比文件与驳回决定引用的对比文件相同，即：
对比文件1：US5699024A，公开日为：1997年12月16日；
对比文件2：CN1535499A，公开日为：2004年10月06日。
1、权利要求1要求保护一种片上精准振荡器。对比文件1公开了一种应用于集成电路的振荡器电路（相当于片上精准振荡器），并具体公开了以下技术特征（参见说明书第4栏第1行至第8栏第15行以及附图1-4）：如图3所示的振荡器包括由电阻R3和R4组成的基准电压源、比较器164和166、由门电路174和176组成的RS锁存器、晶体管156、158、160和162以及电容C1和C2（相当于包括：基准电压源、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、RS锁存器、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一电容C1以及第二电容C2）。其中晶体管156的一端连接电流Ic，另一端连接电容C1的一端以及晶体管160的一端，电容C1的另一端以及晶体管160的另一端都接地(相当于第三开关S3的一端接电流型数模转换器IDAC所产生的电流ICHP，另一端接电容C2的一端以及第四开关S4的一端，电容C2的另一端以及第四开关S4的另一端都接地)，晶体管158的一端连接电流Ic，另一端接电容C2的一端以及晶体管162的一端，电容C2的另一端以及晶体管162的另一端都接地（相当于第一开关S1的一端接电流型数模转换器IDAC所产生的电流ICHP，另一端接电容C1的一端以及第二开关S2的一端，电容C1的另一端以及第二开关S2的另一端都接地），比较器164的负输入端连接基准电压源的输出VREF，正输入端连接第一电容C1和晶体管160、156的公共端，输出端接RS锁存器的R端（相当于第一比较器COMP1的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第一电容C1与第一开关S1、第二开关S2的公共端，输出端接RS锁存器的R端），比较器166的负输入端接基准电压源的输出VREF，正输入端接第二电容C2和晶体管162、158的公共端，输出端接RS锁存器的S端（相当于第二比较器COMP2的正输入端接基准电压源的输出VREF，负输入端接第二电容C2与第三开关S3、第四开关S4的公共端，输出端接RS锁存器的S端），RS锁存器的输出端Q接晶体管162和156的控制端，Qbar接晶体管158和160的控制端（相当于RS锁存器的输出端Q接第二开关S2与第三开关S3的控制端，输出端QN接第一开关S1与第四开关S4的控制端）。
权利要求1与对比文件1相比，其区别技术特征在于：权利要求1中的振荡器还包括运算放大器OPAMP、P型场效应管M1、固定电阻R1、可调电阻R2、存储器103、电流型数模转换器IDAC，运算放大器OPAMP的正输入端接基准电压源所产生的基准电压VREF，负输入端接固定电阻R1的一端以及场效应管M1的漏极，固定电阻R1的另一端接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端接地，运算放大器OPAMP的输出接P型场效应管M1的栅极以及电流型数模转换器IDAC，M1的源极接电源VDD，存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器IDAC的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器IDAC提供电流控制字M；第一开关S1和第三开关S3的一端接电流型数模转换器IDAC所产生的电流ICHP，第一比较器COMP1、第二比较器COMP2的正负输入端的连接方式不同；固定电阻R1与可调电阻R2的温度系数相反。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题在于如何产生校准电流，以便减小频率误差。
对于上述区别技术特征，对比文件2公开了一种用于带有温度补偿的精密张弛振荡器集成电路的校准技术，具体公开了以下内容（参见说明书第5页第10行至12页第20行及附图1-10）：参照图3，该图表示在很宽的环境温度变化范围内产生稳定的时钟频率的精密弛张振荡器1。精密弛张振荡器1包含振荡发生器100、第一电流发生器200和第二电流发生器300，参照图4，其中相似的标号代表相似的元件，CTAT电流发生器200包含 CTAT偏置发生器210以及用于产生CTAT电流290的电流镜250。CTAT偏置发生器210包含放大器电路220（相当于运算放大器OPAMP）、至少一个具有小的正温度系数用于调节放大器输入电流的电阻232和234（相当于固定电阻R1、可调电阻R2），以及用于向放大器220提供输入电流的晶体管240（相当于P型场效应管M1）。其中放大器220的正输入端连接Vref，负输入端连接电阻234和232以及晶体管240的漏极（相当于运算放大器OPAMP的正输入端接基准电压源所产生的基准电压VREF，负输入端接固定电阻R1的一端以及场效应管M1的漏极），电阻232的另一端接地（相当于可调电阻R2的另一端接地），放大器电路220的输出端连接晶体管240的栅极以及电流镜250（相当于运算放大器OPAMP的输出接P型场效应管M1的栅极以及电流型数模转换器IDAC），晶体管240的源极接电源Vdd（相当于M1的源极接电源VDD），放大器220属于级联结构用于供电和消除噪声。基准电压152连接到放大器220的一个输入端。利用用于控制发送到电流镜250的电流并因此用于产生与温度无关的稳定的时钟频率的选择位236可以选择在内部电阻232之上的一外部电阻234。电流镜250包含多个晶体管252。CTAT偏置发生器放大器220 连接到电流镜晶体管252。通过经校准选择开关254选择或启用一个或多个晶体管252求和，以数字方式对用于实现CTAT：PTAT适当均衡的CTAT电流290的微调进行编程，以便获得期望的电流。对用于设定CTAT校准选择开关254的校准值以及因此ICTAT290、在该优选实施例中的 ICCC190的主要部分按照逐个器件的方式进行编程并存储在非易失性存储器 800中（相当于存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器IDAC的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器IDAC提供电流控制字M）。且该特征在该对比文件和该权利要求中所起的作用相同，均是用于为开关提供电流。并且在本领域，无论是采用电流型DAC提供电流还是使用如对比文件1中的电流镜250产生电流，这都是本领域的常规选择，并且比较器的正负输入端是可以根据具体情况进行设置的。另外，在对比文件2的技术方案中，其采用外部选择信号236控制开关的闭合与开启以控制电阻232和234的导通与否来改变其阻值，而在本领域，使用固定电阻和可变电阻的组合，并通过存储器存储可调电阻的控制字以改变阻值是本领域常用技术手段；同时，固定电阻与可调电阻的温度系数相反，是本领域技术人员可以根据具体情况进行选择的，是消除温度变化影响频率的一种常用技术手段，并未带来预料不到的技术效果。因此，本领域技术人员容易想到修改对比文件1的技术方案，使振荡器还包括：运算放大器OPAMP、P型场效应管M1、固定电阻R1、可调电阻R2、存储器103、电流型数模转换器IDAC，运算放大器OPAMP的正输入端接基准电压源所产生的基准电压VREF，负输入端接固定电阻R1的一端以及场效应管M1的漏极，固定电阻R1的另一端接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端接地，运算放大器OPAMP的输出接P型场效应管M1的栅极以及电流型数模转换器IDAC，M1的源极接电源VDD，存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器IDAC的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器IDAC提供电流控制字M；第一开关S1和第三开关S3的一端接电流型数模转换器IDAC所产生的电流ICHP；并且固定电阻R1与可调电阻R2的温度系数相反。
综上所述，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域常用技术手段得到权利要求1所要求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2-3引用权利要求1，对于其附加技术特征而言：存储器为EFUSE阵列以及PROM是本领域的常规选择，属于常用技术手段。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求4要求保护一种基于权利要求1所述的片上精准振荡器的温度系数与频率校准方法，根据前述审查意见可知，本领域技术人员能够实现如权利要求1的片上精准振荡器，因此，引用了权利要求1的权利要求5和对比文件1相比，其区别技术特征还在于：先后测量低温与高温两种条件下，片上精准振荡器的频率；调节电阻控制字N，使得低温与高温两种条件下，振荡器的频率相等；将电阻控制字N固定在存储器中；调节电流控制字M，使得振荡器的频率达到目标频率；将电流控制字M固定在存储器中。基于上述区别技术特征，该权利要求实际解决的技术问题在于：如何校准频率，以便减小频率误差。
对于该区别技术特征，对比文件2进一步公开了以下内容：本发明可实现用于控制发送到电流镜250的电流并因此用于产生与温度无关的稳定的时钟频率的选择位(bit)236 可以选择在内部电阻232之上的一外部电阻234。电流镜250包含多个晶体管252。CTAT偏置发生器放大器220 连接到电流镜晶体管252。通过经校准选择开关254选择或启用一个或多个晶体管252求和，以数字方式对用于实现CTAT：PTAT适当均衡的CTAT电 流290的微调进行编程，以便获得期望的电流。对用于设定 CTAT校准选择开关254的校准值以及因此ICTAT290、在该优选实施例中的 ICCC190的主要部分按照逐个器件的方式进行编程并存储在非易失性存储器 800中（相当于调节电流控制字M，使得振荡器的频率达到目标频率；将电流控制字M固定在存储器中）。且该特征在该对比文件2所起的作用也是用于校准振荡器的频率。而对于其他区别技术特征，首先在对比文件2的技术方案中，其采用外部选择信号236控制开关的闭合与开启以控制电阻232和234的导通与否来改变其阻值，而在本领域，使用固定电阻和可变电阻的组合，并通过存储器存储可调电阻的控制字以改变阻值是一种常用技术手段；并且先后测量低温和高温条件下振荡器的频率并通过调节电阻值使得其频率相等，这是本领域的常用技术手段。因此，本领域技术人员容易想到：先后测量低温与高温两种条件下，片上精准振荡器的频率；调节电阻控制字N，使得低温与高温两种条件下，振荡器的频率相等；将电阻控制字N固定在存储器中；调节电流控制字M，使得振荡器的频率达到目标频率；将电流控制字M固定在存储器中。
综上所述，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域常用技术手段得到权利要求5所要求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求5不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、针对复审请求人2019年06月10日提出的意见，合议组认为：
（1）在对比文件2的技术方案中，其采用外部选择信号236控制开关的闭合与开启以控制电阻232和234的导通与否来改变其阻值，而在本领域，使用固定电阻和可变电阻的组合，并通过存储器存储可调电阻的控制字以改变阻值是本领域常用技术手段；同时，固定电阻与可调电阻的温度系数相反，是本领域技术人员可以根据具体情况进行的设置，这种设置并未带来预料不到的技术效果，其仅仅使得阻值更容易随着温度的改变而进行调整，进而消除温度变化对频率带来的影响。（2）对比文件2公开了以下内容：利用用于控制发送到电流镜250的电流并因此用于产生与温度无关的稳定的时钟频率的选择位236可以选择在内部电阻232之上的一外部电阻234。电流镜250包含多个晶体管252。CTAT偏置发生器放大器220 连接到电流镜晶体管252。通过经校准选择开关254选择或启用一个或多个晶体管252求和，以数字方式对用于实现CTAT：PTAT适当均衡的CTAT电流290的微调进行编程，以便获得期望的电流。对用于设定CTAT校准选择开关254的校准值以及因此ICTAT290、在该优选实施例中的 ICCC190的主要部分按照逐个器件的方式进行编程并存储在非易失性存储器 800中（相当于存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器IDAC的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器IDAC提供电流控制字M）。也就是说，修改后的权利要求1中的技术特征“存储器分别与可调电阻R2的控制端及电流型数模转换器IDAC的控制端相接，为可调电阻R2提供电阻控制字N，为电流型数模转换器IDAC提供电流控制字M”已被对比文件2公开，至于其作用是为了改变固定电阻、可调电阻、电容的工艺偏差对振荡频率的影响，对比文件2虽然未明确提及，但是工艺生产带来的偏差导致频率误差，这是本领域公知的技术问题，采用对比文件2公开的技术方案也能够解决该技术问题。（3）对比文件2已经公开了温度系数和频率校准（修正工艺误差）是分开进行的，至于先固定温度系数调整频率或是先固定频率调整温度系数，这是本领域技术人员的常规选择，属于常用技术手段，采用对比文件2公开的技术方案，通过多次调整，也能够达到精准调整的效果，使振荡频率的误差控制在很小的范围内。（4）新的权利要求4保护的是一种基于权利要求1的片上精准振荡器的温度系数与频率校准方法，参见对权利要求4的评述，本领域技术人员容易想到：先后测量低温与高温两种条件下，片上精准振荡器的频率；调节电阻控制字N，使得低温与高温两种条件下，振荡器的频率相等；将电阻控制字N固定在存储器中；调节电流控制字M，使得振荡器的频率达到目标频率；将电流控制字M固定在存储器中。
基于上述理由，合议组对复审请求人的意见陈述不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月12日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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